ES2338038T3 - Sistema de mezclador, reactor y sistema de reactor. - Google Patents
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Abstract
Sistema de mezclador para la mezcla de al menos dos fluidos (A y B) que comprende varios micromezcladores (7) del mismo tipo y conectados fluídicamente en paralelo, que están integrados en una matriz de guía y conectados en ésta fluídicamente por medio de líneas de alimentación (11) para los fluidos que se van a mezclar, en el que los micromezcladores comprenden respectivamente una cámara de mezclado (18) con conducciones (20) para al menos dos de los fluidos que se van a mezclar o dispersar con en cada caso al menos una tobera de entrada (21) en la cámara de mezclado, así como al menos una tobera de salida (22) por cámara de mezclado, en el que a) las toberas de entrada de los fluidos están dispuestas en secuencia alterna en al menos un plano, así como b) las cámaras de mezclado están configuradas rotacionalmente simétricas con un eje de simetría (19) y dos zonas finales, estando las toberas de salida (22) y las toberas de entrada (21) posicionadas en cada zona final, caracterizado porque c) las toberas de salida (22) están dispuestas por fuera del eje de simetría (19).
Description
Sistema de mezclador, reactor y sistema de
reactor.
La invención se refiere a un sistema de
mezclador para la mezcla de al menos dos fluidos según la
reivindicación 1. Además, la invención comprende un reactor y un
sistema de reactor que comprende el sistema de mezclador mencionado
según las reivindicaciones 12 ó 16. En cuanto al sistema de
mezclador mencionado se trata de un sistema de mezclador estático,
es decir, no comprende ninguna pieza móvil además de las fracciones
de fluido que se mezclan.
En un sistema de mezclador del tipo mencionado
al principio los fluidos que se van a mezclar -cada uno por
separado- son divididos en varios hilos de flujo de fluido, que
todos juntos guiados a través de las conducciones desembocan a
través de las toberas de entrada en las cámaras de mezclado. Por la
disposición así conseguida estrechamente colindante de los
microhilos de flujo individuales de dos o más fracciones de fluido
se consigue un mezclado efectivo por un camino corto y en poco
tiempo.
Por el documento DE 44 16 343 C2, por ejemplo,
es conocido un mezclador con una cámara de mezclado y un componente
de guía previamente conectado para la alimentación separada de los
fluidos a ser mezclados hacia una cámara de mezclado, estando
compuesto el componente de guía con extensiones en el rango de
milímetros por varias láminas apiladas una sobre otra con un
espesor respectivo de aproximadamente 100 \mu, en el que están
incorporados los canales como microestructuras. Los canales de una
lámina comprenden conducciones para sólo una de las dos fracciones
de fluido. En una forma de realización la cámara de mezclado
desemboca directamente en los microcanales de un intercambiador de
calor o microrreactor conectado a continuación.
Un mezclador semejante, en el que con la misma
estructura y principio de funcionamiento, los canales de conducción
de dos fluidos que se van a mezclar o dispersar que discurren con
forma de arco paralelos entre sí desembocan en la cámara de
mezclado, está descrito en el documento DE 195 40 292 C1. Por esta
disposición se prevé un mezclado uniformemente alto y rápido a
través de toda la sección transversal de flujo en la cámara de
mezclado. Los canales de conducción tienen una sección transversal
constante con anchos menores de 250 \mum, las láminas en las que
son incorporadas las estructuras de canal tienen un espesor de
aproximadamente 100 \mu.
También en el documento DE 101 23 093 A1 se da a
conocer un micromezclador estático para el mezclado de al menos dos
fluidos que comprende varias láminas estructuradas apiladas una
sobre otra. La cámara de mezclado está formada, no obstante, por
una perforación con forma circular en una lámina, estando dispuestas
las toberas de entrada de los dos fluidos incorporadas en la misma
lámina en una secuencia alterna en un plano a través de toda la
altura de la cámara de mezclado sobre la pared con forma cilíndrica
de la cámara de mezclado. En la cámara de mezclado se produce
durante el mezclado una corriente con forma espiral bidimensional
que desemboca en una perforación dispuesta en el centro en torno al
eje de simetría de la cámara de mezclado sobre una superficie
frontal de la cámara de mezclado (formada una superficie de lámina
que limita la cámara de mezclado).
Un aparato de mezclado semejante para la mezcla
de al menos dos fluidos con conducción de flujo con forma espiral
está descrito también en el documento WO 02/089966 A2. Aquí, no
obstante, los fluidos son mezclados adicionalmente en mezcladores
separados en las líneas de alimentación antes de la entrada en la
cámara de mezclado.
No obstante, una conducción de corriente con
forma espiral del tipo mencionado antes conlleva naturalmente un
estrechamiento de la corriente que produce una resistencia al flujo
marcada, limita el posible caudal significativamente o provoca una
velocidad de flujo creciente.
También el documento US 5.573.334 da a conocer
un mezclador estático para dos fracciones de fluido que comprende
una cámara de mezclado con forma cilíndrica con dos zonas finales,
en el que están posicionadas una tobera de entrada por fracción de
fluido, así como una tobera de salida común en cada una de las zonas
finales. También aquí la tobera de salida realizada por una
perforación concéntrica en la base de la cámara de mezclado con
forma cilíndrica tiene esencialmente los efectos mencionados
antes.
Por una miniaturización se consigue una
superficie de mezclado específicamente alta entre los fluidos a ser
mezclados por división de los fluidos en microhilos de flujo, con lo
que se realiza un mezclado rápido y completo, aunque con un caudal
de flujo relativamente pequeño. Por otra parte, con cada aumento de
dimensión se eleva en realidad el caudal de fluido posible, pero
ello conlleva un descenso de la superficie de mezclado específica
entre los fluidos que se van a mezclar. No obstante, una sencilla
elevación de los canales de introducción finos en una cámara de
mezclado en el mezclador mencionado antes en el ensayo práctico
debido a las imprecisiones de fabricación, obstrucciones e
inhomogeneidades de flujo que no se pueden evitar en los canales de
conducción de fluido individuales provoca el peligro de una
introducción no homogénea de las fracciones de fluido que se van a
mezclar en la cámara de mezclado.
Si debe ser empleado un sistema mezclador del
tipo mencionado antes para la generación de una mezcla de fluido
reactiva, que tras la mezcla se va a introducir en un volumen de
reactor para una reacción química consiguiente, es especialmente
importante una mezcla inmediata y asimismo homogénea. Así, es
estrictamente necesario transferir la mezcla homogénea para la
reacción química controlada consiguiente en un tiempo muy breve al
volumen de reacción y de hecho antes de que se produzca un
remezclado o un inicio prematuro de la reacción.
El documento EP 1 473 077 A2 da a conocer a modo
de ejemplo un sistema de mezclador según el preámbulo de la
reivindicación 1 para el mezclado de al menos dos fluidos, que
comprende varios micromezcladores del mismo tipo y conectados
fluídicamente en paralelo, que están integrados en una matriz de
guía y están conectados fluídicamente en ésta a través de líneas de
alimentación para los fluidos que se van a mezclar.
Partiendo de aquí el objeto de la invención
consiste en proponer un sistema de mezclador con el tipo de
construcción del género expuesto con una eficacia de mezclado
mejorada y al mismo tiempo un caudal de fluido elevado, manteniendo
o reduciendo la pérdida de presión. Además el objeto se centra en la
consecución de un reactor y de un sistema de reactor empleando el
sistema de mezclador mencionado al principio, que por un lado se
caracteriza por una forma de construcción compacta y por otro lado
por un caudal elevado y una pérdida de presión pequeña para los
fluidos y productos de reacción que pasan, siendo la reacción que se
produce controlable y regulable en alta medida.
Este objeto se lleva a cabo por las
características en la reivindicaciones 1, 12 y 16; las
reivindicaciones a las que se hace referencia aquí contienen formas
de realización ventajosas de estas soluciones.
El objeto se lleva a cabo por un sistema de
mezclador para el mezclado de al menos dos fluidos, que comprende
varios micromezcladores del mismo tipo y conectados fluídicamente en
paralelo, que están integrados en una matriz de guía y están
conectados en ésta a través de líneas de alimentación para los
fluidos que se van a mezclar. Una subdivisión en varias cámaras de
mezclado reduce el peligro de remezclado y presentan en comparación
con una cámara de mezclado una superficie de pared específica
esencialmente más alta que puede aprovechable para una regulación
de la temperatura ya directamente durante y después del mezclado de
los fluidos. Antes de la introducción de los fluidos en las cámaras
de mezclado del micromezclador son divididos por fracciones en una
pluralidad de microhilos de corriente e introducidos lo más posible
con referencia a la fracción de fluido en secuencia alterna en la
cámara de mezclado del micromezclador. Al disminuir las dimensiones
en sección transversal de los hilos de flujo de fluido individuales
se consiguen superficies de contacto específicas cada vez más
grandes entre las diferentes fracciones de fluido, lo que acelera
considerablemente el mezclado de las fracciones de fluido
individuales. Los micromezcladores mencionados garantizan con ello
de forma ventajosa una mezcla completa especialmente rápida y con
ello eficaz de los fluidos con un volumen de construcción pequeño
al mismo tiempo. Una conexión fluídica en paralelo de una pluralidad
de micromezcladores eleva además el caudal de fluido.
Es posible introducir las al menos dos
fracciones de fluido que se van a mezclar a través de
respectivamente una única línea de conexión en el sistema de
mezclador y dividirlas por líneas de alimentación en una matriz de
guía en el sistema de mezclador sobre los micromezcladores
particulares, preferentemente idénticos. Las líneas de alimentación
en la matriz de guía están así configuradas de manera que a la
entrada en cada micromezclador existen idénticas relaciones de
flujo y presión en los fluidos conducidos. Esto es realizable
ventajosamente por una extensión máxima de las líneas de
alimentación entre la conexión y el micromezclador, lo que de forma
ventajosa reduce localmente tanto la velocidad de fluido como la
resistencia del fluido, presupuesto básico para relaciones de
fluido idénticas en todos los micromezcladores.
No obstante, la invención comprende también
esencialmente formas de realización en forma de sistemas de
mezclador permeables al fluido y que pueden ser atravesados en una
dirección, insertados entre dos volúmenes de fluido o dos volúmenes
de reacción, por ejemplo una pared de separación superficial o
barrera entre ambos volúmenes u otro sistema de mezcla. Así, el
flujo atraviesa el sistema, siendo introducidos en el micromezclador
también a través de varias conexiones (por ejemplo por
micromezclador) y allí son mezclados con una segunda substancia,
por ejemplo un químico. La sustancia que se va a mezclar es
introducida a través de estructuras de canal de distribución
(líneas de alimentación) en los micromezcladores que pueden ser
posicionados esencialmente a través de todo el sistema (por
ejemplo, la pared de separación). Un filtro conectado antes, como
por ejemplo una lámina de filtro ajustada plana aguas arriba sobre
la pared de separación (los filtros son conectados antes en general
en sistemas de mezclador con secciones transversales de canal de
fluido del rango de micrómetros) impide la penetración de
suciedades y con ello la obstrucción de un micromezclador
individual. Por esta realización se pueden dotar por ejemplo
secciones transversales de flujo incluso mayores de substancias
homogéneas, sin que se produzcan sobreconcentraciones que aparecen
de forma no deseada en un momento y un lugar dado en el volumen de
fluido del lado de salida.
El sistema de mezclador trabaja de forma óptima
cuando todos los micromezcladores integrados en él y conectados en
paralelo consiguen el mismo resultado de mezclado. Obstrucciones o
imprecisiones de fabricación modifican directamente la sección
transversal sobre todo de los microhilos de flujo antes de la
entrada en las cámaras de mezclado y con ello directamente la
proporción de mezcla de los fluidos que se van a mezclar en los
micromezcladores en cuestión.
Para garantizar una proporción de mezcla que se
mantenga constante en todos los micromezcladores se propone en el
marco de una realización preferida una estructura modular del
sistema de mezclador. Con ello cada módulo particular no sólo se
puede comprobar (por ejemplo controles visuales o de funcionamiento)
y clasificar (por ejemplo por la eficacia del mezclado o la pérdida
de presión), sino que también en el marco de una revisión del
sistema de mezclador después de haberlo desmontado se puede
verificar y eventualmente sustituir por separado. Preferentemente
los micromezcladores individuales son configurados respectivamente
como módulos separados e idénticos y están previstos como piezas
insertadas con unión positiva de forma en la matriz de guía, y
recambiables.
\newpage
La matriz de guía comprende a su vez
respectivamente estructuras de distribuidor separadas (por ejemplo,
líneas de alimentación en la matriz de guía) para los fluidos, que
deben garantizar relaciones de presión iguales en las conducciones
a cada micromezclador. Preferentemente estas estructuras de
distribuidor comprenden el volumen ampliado correspondiente
mencionado antes directamente delante de todas las líneas de
alimentación a las cámaras de mezclado en los micromezcladores. Una
ampliación de este tipo de la sección transversal de flujo de las
líneas de alimentación, pero esencialmente también de las zonas que
se unen fluídicamente a las toberas de salida de los
micromezcladores provoca el descenso mencionado antes de la
velocidad de flujo y con ello de la resistencia al flujo, con lo
que en todos los micromezcladores, preferentemente idénticos,
existen de forma ventajosa las mismas relaciones de presión.
En la realización de los principios básicos de
configuración mencionados antes, es ventajoso colocar los
micromezcladores, respectivamente, como piezas insertadas separadas
con unión positiva de forma en la matriz de guía del micromezclador,
atravesando las líneas de alimentación y las líneas de salida para
los fluidos o mezclas de fluido las superficies exteriores en
diferentes zonas de las piezas insertadas y en cada caso con
estanqueidad entre sí. Debido al tamaño de los micromezcladores es
ventajoso configurar las piezas insertadas con forma cilíndrica con
una superficie lateral y dos superficies frontales respectivamente,
con lo que las líneas de alimentación para los fluidos atraviesan
la superficie lateral y/o una de las dos superficies frontales, así
como al menos una tobera de salida la otra superficie frontal
correspondiente o la superficie lateral. Solo el asiento con unión
positiva de forma de estas piezas insertadas en la matriz de guía
garantiza la conexión de fluido con estanqueidad mencionada antes,
con lo que este efecto es optimizable por el acoplamiento de
materiales correspondientes (por ejemplo, por configuración de la
matriz de guía, de la pieza insertada o de una capa intermedia
separada de un material de junta, como por ejemplo PTFE).
Todos los micromezcladores, así como las piezas
insertadas son preferiblemente de estructura y dimensiones
idénticas. Son verificables individualmente de forma ventajosa
incluso empíricamente en tests de mezclador (por ejemplo en un
dispositivo de verificación especial) y según el resultado,
ajustables también en cuanto a determinadas propiedades, como por
ejemplo la eficacia del mezclador o la resistencia al flujo, etc. De
esta forma se puede asegurar, por ejemplo, que todas las piezas
insertadas de micromezclador incluidas en una matriz de guía son
idénticas, no sólo geométricamente sino también funcionalmente en el
marco de una tolerancia predefinida. Las piezas insertadas
idénticas presentan en el caso aquí considerado también otras
ventajas que resultan de una fabricación unificada (serie) así como
en cuanto al almacenamiento (pocas piezas diferentes) para las
piezas insertadas de micromezclador.
Además se propone un reactor en el que delante
del sistema de micromezclador mencionado antes está conectado al
menos un volumen de reactor. Varios volúmenes de reactor pueden ser
conectados así uno tras otro y/o en paralelo, pudiendo estar
intercalados en el marco de un sistema de reactor otros sistemas de
mezclador mencionados antes para el mezclado de otro fluido o para
la homogeneización de los productos de reacción entre dos o más
volúmenes de reacción. Para ello son conectadas líneas de
alimentación individuales o todas del sistema mezclador
directamente a las salidas del volumen de reactor. Solo por empleo
de los micromezcladores conectados en paralelo se pueden ajustar
eficazmente de forma ventajosa los tiempos de tratamiento de una
mezcla de fluido homogénea mezclada uniformemente entre las toberas
de salida del sistema de mezclador y la entrada en el volumen de
reactor también para grandes cantidades de flujo (por ejemplo
limitadas por arriba y/o por debajo).
Como otros medios para el ajuste de este tiempo
de tratamiento se proponen preferentemente cuerpos desplazables
optimizados en cuanto a flujo entre la tobera de salida y el volumen
de reactor, que se ajustan exactamente para el tiempo de
tratamiento al volumen disponible y con ello reconducen a la mezcla
de fluido directamente al volumen de reactor. Esto dificulta no
sólo las disgregaciones y remezclados posibles en la mezcla de
fluido, sino que limita también las reacciones no deseadas ya antes
de la introducción en el volumen del reactor. En particular en caso
de mezclas de fluido que reaccionan rápidamente se presenta la
posibilidad de regular la temperatura en la zona en torno al cuerpo
desplazable (por ejemplo por medios de regulación de la temperatura
como medios de refrigeración en los microcanales), configurar dicha
zona de forma favorable al flujo (por conducciones de fluido) o
ejercer influencia por medio de materiales catalíticos (presión
negativa o aceleración de determinadas reacciones químicas, incluso
selectivamente).
La invención, así como detalles de ésta, se
explicarán a modo de ejemplo en virtud de formas de realización y
de las siguientes figuras. Muestran:
Fig. 1a y 1b, una forma de realización del
sistema mezclador, con una estructura como conjunto de láminas o
placas, en una representación en despiece ordenado desde dos
perspectivas (por arriba y por abajo),
Fig. 2a a c, representaciones en sección según
el principio de otras tres formas de realización del sistema de
mezclador,
Fig. 3a a c, representaciones en sección del
micromezclador como pieza insertada con forma cilíndrica, que se
puede emplear según el principio en las formas de realización
representadas según las figuras 2b y c,
Fig. 4a y b, la vista lateral y en planta desde
arriba de los componentes básicos según el principio de un
micromezclador,
Fig. 5, la vista en perspectiva de un
micromezclador en una forma de construcción en capas,
Fig. 6, un vista de detalle en perspectiva de
las toberas de salida en la cámara de mezclado con la pared
cilíndrica de un micromezclador según la Fig. 5,
Fig. 7, las vistas de varias láminas de un
micromezclador según las figuras 5 y 6,
Fig. 8a y b, una representación según el
principio de un reactor con un sistema de mezclador en una vista en
perspectiva o representación en sección parcial,
Fig. 9, una vista de una forma de realización de
un reactor con varios volúmenes de reacción dispuestos uno tras
otro,
Fig. 10, una representación en despiece ordenado
en perspectiva del reactor según la Fig. 9, así como,
Fig. 11, una representación en sección de un
reactor como conjunto de láminas y zonas de salida de las cámaras
de mezclado enfriadas.
Una primera forma de realización de un sistema
de mezclador está representada en las Fig. 1a y b. Se compone de un
conjunto de láminas 1 (o conjunto de placas) como matriz de guía que
está representada en dos perspectivas como dibujos en despiece
ordenado. El conjunto de láminas 1 comprende una lámina de cubierta
2 con sendas conexiones 3 y 4 para los fluidos A ó B, dos láminas 5
de líneas de alimentación con estructuras de alimentación
tridimensionales 6 desde las conexiones al micromezclador 7, sobre
la lámina 8 del mezclador, así como una lámina de derivación 9 con
toberas de salida 10 en la secuencia mencionada. Todas las láminas
(o placas) se pueden examinar ópticamente por separado antes del
montaje en el marco de un control de calidad. Las láminas o placas
mencionadas están fabricadas de un material químicamente resistente
a los fluidos, así como a los productos de reacción y de mezcla y
son unidas entre sí antes del montaje en una carcasa aquí no
representada (por ejemplo por pegado resistente química y
físicamente, soldadura de difusión o compresión en la carcasa,
etc.). Puesto que no todas las láminas (o placas) mencionadas se
unen a fluidos y productos de éstas, pueden emplearse en un sistema
de mezclador también diferentes materiales de lámina. Como
materiales son adecuados en particular aceros
cromo-níquel, plásticos o vidrios resistentes
químicamente que se pueden estructurar muy finos mecánicamente (con
desprendimiento de viruta o troquelado), electroerosivamente o
químicamente (ataque).
Expresamente las láminas y conjuntos de láminas
(pila de láminas) mencionados comprenden con referencia a la
invención siempre también placas o chapas o conjuntos de placas o
chapas, así como otros componentes o conjuntos de componentes que
se extienden superficialmente, incluso aunque éstos no sean
mencionados explícitamente en la solicitud.
En el montaje del sistema se ofrece la
posibilidad de montar en primer lugar sólo la lámina 8 del mezclador
y montar las láminas que van a colindar con ésta para formar el
conjunto parcial de láminas para probar individualmente el
micromezclador 7 en condiciones de funcionar sobre el conjunto
parcial de láminas en el marco de un control de calidad, una
ventaja de esta forma de construcción que no hay que despreciar. No
obstante, en caso de un micromezclador defectuoso bajo ciertas
circunstancias se inutiliza el conjunto parcial de láminas completo.
Además, el conjunto parcial de láminas así comprobado se puede
preparar paso a paso completando por iteración con otras láminas,
siendo posible entre cada etapa parcial una verificación parcial
empírica (automatizada o manual). La forma de realización se
caracteriza porque un gran número de micromezcladores se pueden
integrar de forma especialmente estrecha entre sí en la matriz de
guía, y en el caso de una estructuración paralela, por ejemplo de
ataque químico de las láminas, sin gastos suplementarios de
fabricación.
Las figuras 2a-c muestran formas
de realización alternativas del sistema de mezclador. En todas las
tres figuras están representadas con flechas las direcciones de
flujo de los fluidos A y B, así como de la mezcla de fluido
A+B.
La Fig. 2a muestra una forma de realización con
dos líneas de alimentación 11 para los fluidos A y B orientadas
ortogonales a los planos de corte en el componente de guía 12 en una
carcasa 13. Desde estas líneas de alimentación a ambos lados una
pluralidad de microcanales 14 con forma de V conducen a una cámara
de mezclado 15 a ambos lados del componente de conducción, en la
que la mezcla de fluidos A+B se junta (dos micromezcladores).
Preferentemente el componente de guía está formado por un conjunto
de láminas, estando dispuestas las láminas individuales paralelas
al plano de corte en cada caso alternando los microcanales para una
fracción de fluido por cara. Por una división central óptima no
representada del componente de guía se pueden cambiar
individualmente los micromezcladores para cada lado. Los
microcanales 14 están realizados rectos en el ejemplo representado,
aunque en el marco del estado de la técnica mencionada antes pueden
ser realizados también curvados o de otra forma (por ejemplo con
forma de embudo).
Las Fig. 2b y c muestran, por el contrario,
realizaciones con piezas insertadas 16 de micromezclador
preferentemente con forma cilíndrica recambiables individualmente
insertadas en escotaduras con unión positiva de forma en una matriz
de guía formada por láminas 17 (o placas) apiladas en la carcasa 13
con conexiones 3 y 4 para los fluidos A ó B. En las láminas están
incorporadas estructuras de líneas de alimentación 6 que comprenden
las líneas de alimentación 11, es decir estructuras de canal entre
las conexiones y las piezas insertadas de micromezclador. Las
piezas insertadas de micromezclador son introducidas según la forma
de realización por debajo (Fig. 2b) o por arriba (Fig. 2c) en la
matriz de guía, estando garantizado en particular en la variante
representada en la Fig. 2b un bloqueo de las piezas insertadas en
la matriz de guía por medios correspondientes no representados (por
ejemplo rejas de soporte, compresión etc.).
Las piezas insertadas de micromezclador
mencionadas antes contienen, respectivamente, una cámara de mezclado
con conducciones para los fluidos A y B, así como toberas de salida
para la mezcla de fluido A+B. Éstas atraviesan, respectivamente,
una zona definida de la superficie exterior y/o de las superficies
frontales de las piezas insertadas de micromezclador (véanse las
flechas en las figuras 2b y 2c). La Fig. 2c muestra además a modo
de ejemplo toberas de salida tangenciales desde la cámara de
mezclado (véanse las Fig. 3a y c), que se prolongan en las
estructuras de canal en las láminas colindantes y la lámina de
derivación 9 (al mismo tiempo tope para las piezas insertadas de
micromezclador) de forma opcional con sección transversal
variable.
Las piezas insertadas de micromezclador,
representadas en detalle en diferentes formas de realización en las
Fig. 3a-c, así como el micromezclador según la forma
de realización de las Fig. 1a y b comprenden cada uno
preferentemente una cámara de mezclado 18 rotacionalmente simétrica
con un eje de simetría 19 y dos zonas finales, un número de
conducciones 20 para dos o más fluidos (A y B) que se vayan a
mezclar o a dispersar con en cada caso al menos una tobera de
entrada 21 en la cámara de mezclado, así como al menos una tobera
de salida 22 fuera de la cámara de mezclado. Todas las toberas de
entrada 21 se encuentran exclusivamente en una de las dos zonas
finales, mientras que las toberas de salida 22 están posicionadas en
la otra zona final. Preferentemente, las toberas de entrada de las
fracciones de fluido están dispuestas a través del contorno de la
superficie exterior de la cámara de mezclado 18, es decir no sobre
la superficie frontal en secuencia alterna en uno o varios planos.
Los micromezcladores representados son o comprenden uniones de capas
axiales. Son pensables otros tipos de construcción, por ejemplo
tubos estructurados dispuestos concéntricamente uno dentro de
otro.
Una forma de realización de este micromezclador
comprende una disposición de toberas de entrada de las fracciones
de fluido en la cámara de mezclado, y concretamente en secuencia
alterna. La secuencia alterna de las toberas de entrada y con ello
de los hilos de flujo de fluido que fluyen en la cámara de mezclado
representa, por tanto, una alta superficie de mezclado específica
entre las fracciones de fluido a ser mezcladas o dispersadas en la
cámara de mezclado. En caso de disposición de las toberas de entrada
en varios planos y con un desplazamiento adicional de las toberas
de entrada en un plano respecto a las del plano colindante, se
consigue un revestimiento lo más completo posible de los hilos de
flujo de fluido de una fracción de fluido a través de hilos de flujo
de fluido de la otra fracción respectiva.
Una característica esencial de las piezas
insertadas de micromezclador mencionadas antes comprende una
disposición no concéntrica de las toberas de salida en la cámara de
mezclado. Preferentemente las toberas de salida están dispuestas en
la zona exterior de la cámara de mezclado, preferentemente de la
superficie exterior. Por tanto, la mezcla de fluido tiene que
vencer las posibles fuerzas centrífugas mencionadas antes que actúan
en contra de la corriente no a la altura que cabría esperar según
el estado de la técnica. Una presión de retención que se presenta
en caso de cámaras de mezclado rotacionalmente simétricas según el
estado de la técnica y que favorece una mezcla turbulenta se
consigue igualmente reducir aquí. Esencialmente la presión de
retención no es necesaria según la invención, ya que la mezcla de
la manera mencionada antes se realiza en la zona de los hilos de
flujo de fluido laminar de forma suficiente.
Las porciones de flujo turbulento mejoran
esencialmente la eficacia de una mezcla o dispersión de los hilos
de flujo de fluido en la cámara de mezclado, pero sin embargo
provocan también grandes diferencias de tiempo de tratamiento de
las mezclas de fluido en la cámara de mezcla que en procesos de
mezcla determinados, en particular reactivos, deben ser evitados a
toda costa. Al evitar o reducir la corriente turbulenta disminuyen
también de forma ventajosa las diferencias de tiempo de tratamiento
mencionadas antes, en particular en comparación con los
dispositivos según el estado de la técnica.
Si las toberas de entrada de un plano respecto a
las del plano respectivamente colindante están dispuestas
desplazadas respectivamente una tobera de entrada, se consigue un
asentamiento de los hilos de flujo de fluido que fluyen en la
cámara de mezclado en respectivamente una o varias de otras
fracciones de fluido. Lo ideal es que cada uno de los hilos de
flujo de fluido limite por completo, es decir, en todos los lados en
los hilos de flujo de fluido de otra fracción de fluido, con lo que
se puede conseguir una superficie de mezclado específica lo más
grande posible entre las fracciones de fluido, y debido a ello otra
mejora de la eficacia de mezclado. En caso de mezcla o dispersión
de dos fracciones de fluido se produce en el caso ideal una
disposición de las secciones transversales individuales semejante a
una disposición de tablero de ajedrez.
La alineación de las toberas de entrada respecto
a la pared de la cámara de mezclado, es decir el ángulo de difusión
de los hilos de flujo de fluido se realiza entre 0º (paralela a la
pared de la cámara de mezclado) y 90º (ortogonal a la pared de la
cámara de mezclado) preferentemente en beneficio de un flujo laminar
paralelas entre sí en la dirección de la o las salidas. Para la
generación de una conducción de fluido preferiblemente con forma
espiral en la cámara de mezclado, las toberas de entrada están
dispuestas tangencialmente preferentemente con un ángulo de
inclinación pequeño respecto a la superficie exterior de la cámara
de mezclado que sirve como pared.
En cuanto a la construcción el objeto se lleva a
cabo de manera que los planos están formados por láminas apiladas
con ranuras como conducciones de fluido, estando las conducciones
unidas entre sí fluídicamente por fracción de fluido a través de
canales de fluido que comprenden perforaciones situadas una sobre
otra en las láminas. Las perforaciones situadas una sobre otra
constituyen en la pila de láminas los canales de fluido, de los que
se bifurcan las conducciones de fluido hacia la cámara de mezclado.
Las conexiones de fluido en los canales de fluido están dispuestas
preferentemente sobre la lámina de cubierta exterior respectivamente
colindante. Alternativamente puede ser realizada una conducción
también a través de canales sobre una o varias láminas, cubriendo
las láminas de cubierta exteriores respectivamente colindantes los
canales de fluido con estanqueidad.
El ángulo de inclinación pequeño mencionado
antes de las toberas de entrada se consigue por ejemplo por una
configuración de las láminas totalmente o sólo en la zona de las
toberas de entrada, es decir directamente en la pared de la cámara
de mezclado como superficies exteriores del cono truncado. Esto
puede ser realizado por ejemplo por un conformado en frío de las
láminas individuales o de la pila de láminas antes de la unión de
las láminas entre sí al componente de guía, por ejemplo por medio de
una soldadura de difusión.
Es posible además dotar a los canales de fluido
de medios correspondientes para mediciones como por ejemplo un
termoelemento o para una regulación de la temperatura o una medición
de la presión como por ejemplo con un elemento de caldeo o un
intercambiador de calor fluídico y dimensionarlo
correspondientemente, con lo que las fracciones de fluido se puede
construir individualmente de forma ventajosa directamente antes de
la entrada en las conducciones de fluido.
La estructura básica de la forma de realización
de un micromezclador mencionada antes se muestra esquemáticamente
en las figuras 4a y b para la mezcla de dos fracciones de fluido A y
B con una cámara de mezclado 18 con forma cilíndrica en la carcasa
23 de la cámara de mezclado. Está representada además la disposición
según el principio del componente de guía 24 con conducciones 20 y
toberas de entrada 21 en el extremo superior y toberas de salida 22
en el extremo inferior de la carcasa 23 de la cámara de mezclado.
Las conducciones y toberas de entrada están dispuestas a través del
contorno de la superficie exterior de un extremo de la cámara de
mezclado en un plano, y de hecho respecto a los fluidos A y B en
sucesión alterna. El componente de guía 24 está dispuesto con
estanqueidad sobre una carcasa 23 de cámara de mezclado- pegado o
soldado. Preferentemente el eje de simetría está alineado ortogonal
a los planos formados por las láminas.
Una forma de realización alternativa del
micromezclador está reproducida en las figuras 5 a 7. Se diferencia
de la primera forma de realización según la Fig. 4 esencialmente en
la disposición de las toberas de entrada y alimentaciones en varios
planos. Ambas formas de realización se caracterizan por una cámara
de mezclado 18 preferentemente con forma cilíndrica y
rotacionalmente simétrica en torno a un eje de simetría 19 con dos
zonas finales.
Ambas formas de realización mencionadas antes
tienen una estructura esencialmente semejante. Esta estructura se
explicará en detalle en virtud de la segunda forma de realización
como sigue (véanse Fig. 5 a 7). Las formas de realización
comprenden un componente de guía 24, preferentemente formado por un
cierto número de láminas 25 a 26 unidas entre sí con estanqueidad
al gas y a la presión (por ejemplo por medio de un proceso de
soldadura por difusión), apiladas alternativamente (primera lámina
25 y segunda lámina 26) entre una lámina de cubierta 27 que sirve
como fin de la cámara de mezclado (extremo de la cámara de mezclado)
y una carcasa 23 de cámara de mezclado. Cada plano está formado por
una de las láminas 25 o 26, es decir la primera forma de realización
comprende sólo una lámina 25 ó 26 (en la Fig. 1 no está
representado explícitamente). Sobre las láminas 25 y 26 están
incorporadas las conducciones 20 y las toberas de entrada 21 como
estructuras de canal (preferentemente con arranque de viruta,
erosión o ataque químico). Las láminas de cubierta presentan
orificios de conexión 28 para las conexiones de fluido mencionadas
antes, pero no representadas en las figuras 4 a 7. Los orificios de
conexión se unen en el componente de guía a los canales de fluido
mencionados antes que se forman por un cierto número de
perforaciones 29 en las láminas en la pila de láminas dispuestas una
sobre otra con la misma extensión (véase la Fig. 7). A través de
estos orificios de conexión se realiza una introducción de los
fluidos A y B en los canales de fluido (representada en la Fig. 5
por flechas sobre la lámina de cubierta 27) y desde allí en las
conducciones 20, para abandonar el componente de guía a través de
las toberas de entrada 21 en la cámara de mezclado. La superficie
del componente de guía 24 en la zona de las toberas de entrada 21
constituye así una pared plana 30 de la cámara de mezclado.
La Fig. 7 muestra en virtud de vistas en detalle
las láminas 25 y 26 con las perforaciones 29, así como las
estructuras de canal que comprenden las conducciones 20 y las
toberas de entrada 21 en la zona de la pared 20. En el marco de
esta forma de realización en cada lámina desemboca sólo una
conducción 20 desde cada perforación 29, constituyendo las
perforaciones los canales de fluido para los fluidos A y B en
secuencia alterna. Cada lámina constituye, por tanto, un plano con
toberas de entrada de los fluidos A y B en secuencia alterna. Por
otra parte, las estructuras de canal de las láminas 25 y 26 no son
de la misma extensión, sino que presentan toberas de entrada 21 y
conducciones 20 dispuestas desplazadas entre sí. Si las toberas de
entrada de las primeras láminas 25 y las segundas láminas 26 están
desplazadas, respectivamente, una tobera de entrada, se obtiene el
modelo de tablero de ajedrez de las toberas de entrada 21 de los
fluidos A y B representado en la Fig. 6, estando orientadas las
toberas de entrada con un ángulo de 90º respecto a la pared 20
(véase la Fig. 7).
En el caso ideal, las toberas de entrada 21 de
los fluidos A y B están orientadas para favorecer una mezcla
laminar de los hilos de flujo de fluido mencionados antes paralelos
entre sí en la cámara de mezclado (véase la Fig. 5). Así presentan
esencialmente un ángulo mayor de 0º, preferentemente entre 45º y
90º.
No obstante, lo que esencialmente se pretende es
un ángulo desigual y, por tanto, un cruce de los hilos de flujo de
fluido cuando se quiere un ajuste selectivo de un estado de flujo
turbulento directamente en las toberas de entrada. La diferencia de
ángulo se sitúa preferiblemente por encima de 10º. Si está por
encima de 90º, se producen corrientes recíprocas de los hilos de
flujo de fluido y con ello nuevamente una presión de retención
elevada.
Las láminas 25 y 26 y, por tanto, las toberas de
entrada (véase las Fig. 5 y 6) y las toberas de salida 22 (véase la
Fig. 5) se encuentran en cada una de estas zonas finales, encerrando
el componente de guía 24 mencionado antes por completo un extremo
de la cámara de mezclado 18 rotacionalmente simétrica. Análogamente
a las láminas 25 y 26 representadas en la Fig. 5, las conducciones
20 representadas sobre la segunda lámina 26 presentan un
desplazamiento respecto a las perforaciones 29, con lo que las
toberas de entrada 21 en la pared 30 de la cámara de mezclado 30 se
van a disponer en secuencia alterna de las láminas 25 y 26 y en caso
de una disposición de las toberas de entrada desplazadas,
respectivamente, una tobera de entrada por plano (lámina) según un
modelo de tablero de ajedrez (véase las Fig. 6 y 7).
En la forma representada las toberas de entrada
están alineadas respecto al eje de simetría y constituyen con éste,
respectivamente, un ángulo recto. Alternativamente, las toberas de
entrada se pueden disponer inclinadas respecto al eje de simetría,
con lo que en una cámara de mezclado rotacionalmente simétrica se
tiene una dirección de flujo preferentemente con forma espiral, en
particular en la zona situada en el exterior de la cámara de
mezclado. Así puede ser ventajoso realizar la cámara de mezclado
como volumen de resquicio anular y/o disponer las toberas de salida
en la dirección de flujo.
Las toberas de salida están dispuestas por fuera
del eje de simetría. Una alineación geométrica del mismo tipo
posible de todas las toberas de entrada en su disposición respecto
al eje de simetría para las dos fracciones de fluido favorece un
mezclado laminar de los hilos de fluido de la forma mencionada
antes.
Opcionalmente los componentes del micromezclador
estático se pueden regular en temperatura, es decir calentar o
enfriar, como en particular la zona de las toberas de salida 22 y
las derivaciones que se unen a ella, selectivamente, así como las
conducciones y las toberas de entrada para una fracción de fluido.
En caso de una regulación de la temperatura de las toberas de
entrada se pueden reducir las influencias no deseables de grandes
gradientes de temperatura y presión, por ejemplo cavitación o
variaciones del estado de agregado, en la entrada de hilos de flujo
de fluido fuera de las toberas de entrada en la cámara de
mezclado.
Las Fig. 8a y b representan la estructura básica
de un reactor. Éste comprende, como se reproduce en la Fig. 8a, un
sistema de mezclador 31 con las conexiones 3 y 4 para los fluidos A
ó B, así como una unidad de reactor 32 conectada fluídicamente
detrás del sistema de mezclador. La unidad de reactor presenta una
entrada 33 (véase la Fig. 8a) y un desagüe no representado en las
figuras 8a y b para un medio de regulación de la temperatura D (por
ejemplo agua de refrigeración), así como una superficie de salida 36
de volumen de reacción para el producto de reacción C.
La Fig. 8b reproduce una representación en
sección parcial en perspectiva esquemática de los componentes
esenciales del reactor. Los fluidos A y B son mezclados tras la
alimentación en la cámara de mezclado 31 para formar la mezcla de
fluido A+B e introducidos en la unidad de reactor 32, en la que la
mezcla de fluido mencionada reacciona químicamente generando un
producto de reacción C. La dirección de flujo de la mezcla de fluido
y el producto de reacción desde la cámara de mezclado 18 de un
micromezclador a través de una tobera de salida 22 en un canal de
distribución 34 en los canales de reacción 35 que sirven como
volumen de reacción para la superficie de salida 36 del volumen de
reacción se reproducen como una pluralidad de flechas (etiquetadas
con A+B y C) en la Fig. 8b. En la unidad de reacción 32, las paredes
que envuelven a los canales de reacción 35 son atravesados por
canales de regulación de la temperatura 37 para el medio de
regulación de la temperatura D, con lo que esta zona está
configurada en correspondencia a un intercambiador de calor de
corriente cruzada. Los canales de reacción 35 pueden presentar
según el perfil de velocidad de flujo necesario para la cinética de
la reacción una sección transversal que permanezca constante con el
progreso de la reacción o una sección transversal que varíe, es
decir que se ensanche o se estreche. También las desviaciones y
uniones de los canales de reacción tienen sentido en caso de
condiciones de marco geométricas, térmicas y/o de cinética de
reacción determinadas.
Una forma de realización concreta de un reactor
para la realización de la llamada reacción de Ritter a partir de
los fluidos de salida ácido sulfúrico (fluido A) y una mezcla
orgánica (fluido B) se reproduce en las figuras 9 y 10. Como medio
de regulación de la temperatura (medio de refrigeración) es empleado
agua (o una solución acuosa) con una temperatura de entrada entre
5º y 100ºC. El reactor comprende un sistema de mezclador 31 con
conexiones 3 y 4 para los fluidos A ó B y cuatro unidades de
reacción 32 conectadas detrás en serie con salidas y entradas 33 ó
38 para un medio de regulación de la temperatura D1 a D4. Detrás de
la última unidad de reacción está conectado un módulo terminal 39
con una conexión para el producto de reacción C. Las unidades de
reacción 32 y el sistema de mezclador 31 comprenden de forma ya
mencionada una pila 43 de chapas de metal estructuradas (1 mm de
espesor), que están soldadas entre sí por difusión y como piezas
insertadas son introducidas con estanqueidad al fluido,
respectivamente, en carcasas 13 de acero VA con forma de caja
abiertas por ambos lados. Las estructuras de canal entre los canales
de regulación de la temperatura en la pila y las salidas y entradas
están previstas o bien por el lado de la carcasa o en la pila
mencionada antes. Las unidades de reactor 32 son sujetas por medio
de uniones de tornillo de extensión 41 entre el sistema de
mezclador 31 y el módulo terminal 39, siendo conducida entre las
carcasas 13 individuales una junta 42 preferentemente de PTFE en
ranuras en la carcasa, lo que evita la salida de los fluidos que
intervienen.
\newpage
En la forma de realización mencionada están
previstos opcionalmente medios para el ajuste del tiempo de
tratamiento de una mezcla de fluido, no representados en las
figuras 9 y 10, entre las toberas de salida del sistema de mezclado
y el volumen del reactor. En el caso más simple estos medios están
hechos de una pieza insertada con forma de placa como cuerpo
desplazable, preferentemente de PTFE, que en el montaje es insertado
fácilmente en el espacio intermedio entre el sistema de mezclador
31 y la primera unidad de reactor 32. Para ello es reducido el
volumen entre los dos componentes mencionados y debido a esto en un
cierto marco es ajustable el tiempo de tratamiento de la mezcla de
fluido A+B dependiendo del tamaño de la pieza insertada.
Preferentemente la pieza insertada presenta conducciones de fluido
y/o estructuras de distribución de fluido entre las toberas de
salida y el volumen del reactor. Igualmente se pueden integrar en el
cuerpo desplazable también las juntas 42 mencionadas antes o
conducciones para los componentes colindantes. Igualmente son
insertables los medios mencionados esencialmente para el ajuste del
tiempo de tratamiento entre otros dos componentes, como por ejemplo
entre dos unidades de reactor.
La forma de realización mencionada antes sirve
como reactor de producción, por tanto es diseñada, estructurada y
verificada de acuerdo con la directriz de aparatos de presión 97/23
EG (categoría II, grupo de fluidos 1) según el sistema de
regulación AD 2000.Todas las conexiones 3, 4 y 39, así como las
entradas y salidas 33 y 38 mencionadas son configuradas como bridas
de soldadura de acuerdo con DIN 2633 DN25 PN16. Las dimensiones (L
X B X H) sin conexiones suponen 735 X 487 X 415 mm, la presión
máxima permitida para fluidos, mezcla de fluidos y producto de
reacción es de 16 bar, el rango de temperatura permitido se sitúa
entre 5 y 100ºC. En el marco de la reacción de Ritter mencionada
antes se indica con una presión de entrada de los fluidos de salida
A y B de 4 a 6 bar una pérdida de presión de 1 a 2 bar.
La ventaja de la forma de realización consiste
en la estructura modular con sistemas de mezclador, unidades de
reactor y módulos terminales estandarizados, así como en el manejo
especialmente flexible y posibilidad de reequipamiento con ayuda de
las uniones de tornillo de extensión mencionadas antes. Un
alojamiento de otros componentes, como por ejemplo un módulo de
mezcla o separador de líquidos o gases es por supuesto pensable y
fácil de llevar a cabo.
Si, por ejemplo, son conectados dos reactores
uno tras otro fluídicamente de tal forma que esté conectada al
menos una de las conexiones 3 ó 4 del reactor conectado a
continuación a la conexión 40 del reactor conectado antes, se
produce un sistema de reactor. En éste puede ser mezclado otro
fluido por medio de una conexión 3 ó 4 aún no conectada a un
reactor conectado antes; el sistema de mezclador en cuestión sirve,
por tanto, como módulo de mezclado. En la forma de realización
representada en las figuras 9 y 10 esto es realizable
tecnológicamente también por un circuito intermedio adicional de un
sistema de mezclador con conexiones 3 y 4 adaptadas geométricamente
entre dos de las unidades de reactor representadas.
Otra forma de realización de un reactor con una
estructura en su integridad como unión de capas (pila) del tipo
mencionado antes se muestra en la Fig. 11 en una representación en
sección esquemática. De su estructura básica corresponden al
reactor todos los símbolos de referencia mencionados antes, pero
presenta canales 37 de medio de enfriamiento cuya acción se
extiende también sobre las zonas de las cámaras de mezclado 18, de
las líneas de alimentación 11, las toberas de entrada 21 y toberas
de salida 22. Si no son deseables selectivamente las extensiones de
este tipo, se pueden realizar barreras térmicas (no representadas)
en forma de interrupciones de capa locales en uno o varios planos
de capa. La ventaja de este reactor consiste en la forma de
construcción compacta, con lo que este sistema está predestinado en
particular para aplicaciones en la técnica de
microprocedimientos.
Esencialmente la invención es adecuada también
para la mezcla de más de dos fluidos de salida, siendo dirigidos
los fluidos o bien simultáneamente o bien sucesivamente en una
cámara de mezclado, o bien la mezcla es generada antes por
mezcladores conectados en serie uno tras otro. Además es pensable
también una generación de productos de reacción intermedios y la
introducción de éstos en un mezclador adicional o en un sistema de
mezclador, empleándose un sistema de reactor del tipo mencionado al
principio.
- 1
- Conjunto de láminas
- 2
- Lámina de cubierta
- 3
- Conexión de fluido A
- 4
- Conexión de fluido B
- 5
- Láminas de líneas de alimentación
- 6
- Estructura de líneas de alimentación
- 7
- Micromezclador
- 8
- Lámina de mezclador
\global\parskip0.970000\baselineskip
- 9
- Lámina de derivación
- 10
- Toberas de descarga
- 11
- Línea de alimentación
- 12
- Componente de guía
- 13
- Carcasa
- 14
- Microcanales
- 15
- Cámara de mezclado
- 16
- Pieza insertada de micromezclador
- 17
- Láminas
- 18
- Cámara de mezclado
- 19
- Eje de simetría
- 20
- Conducción
- 21
- Tobera de entrada
- 22
- Tobera de salida
- 23
- Carcasa de cámara de mezclado
- 24
- Componente de guía
- 25
- Primera lámina
- 26
- Segunda lámina
- 27
- Lámina de cubierta
- 28
- Orificios de conexión
- 29
- Perforaciones
- 30
- Pared
- 31
- Sistema de mezclador
- 32
- Unidad de reactor
- 33
- Entrada (para medio de regulación de la temperatura)
- 34
- Canal de distribución
- 35
- Canal de reacción
- 36
- Superficie de salida de volumen de reacción
- 37
- Canal de regulación de la temperatura
- 38
- Salida (para medio de regulación de la temperatura)
- 39
- Módulo terminal
- 40
- Conexión para el producto de reacción C
- 41
- Unión de tornillo de extensión
- 42
- Junta
- 43
- Pila
Claims (16)
1. Sistema de mezclador para la mezcla de al
menos dos fluidos (A y B) que comprende varios micromezcladores (7)
del mismo tipo y conectados fluídicamente en paralelo, que están
integrados en una matriz de guía y conectados en ésta fluídicamente
por medio de líneas de alimentación (11) para los fluidos que se van
a mezclar, en el que los micromezcladores comprenden
respectivamente una cámara de mezclado (18) con conducciones (20)
para al menos dos de los fluidos que se van a mezclar o dispersar
con en cada caso al menos una tobera de entrada (21) en la cámara
de mezclado, así como al menos una tobera de salida (22) por cámara
de mezclado, en el que
- a)
- las toberas de entrada de los fluidos están dispuestas en secuencia alterna en al menos un plano, así como
- b)
- las cámaras de mezclado están configuradas rotacionalmente simétricas con un eje de simetría (19) y dos zonas finales, estando las toberas de salida (22) y las toberas de entrada (21) posicionadas en cada zona final,
caracterizado porque
- c)
- las toberas de salida (22) están dispuestas por fuera del eje de simetría (19).
2. Sistema de mezclador según la reivindicación
1, caracterizado porque los micromezcladores (7) como piezas
insertadas de micromezclador (16) separadas y reemplazables
individualmente pueden ser introducidos con unión positiva de forma
en la matriz de guía (17).
3. Sistema de mezclador según la reivindicación
2, caracterizado porque las piezas insertadas de
micromezclador (16) tienen forma de cilindro con una superficie
lateral y dos superficies frontales en cada caso, en el que las
líneas de alimentación (11) para los fluidos atraviesan la
superficie lateral y/o una de las dos superficies frontales, así
como al menos una tobera de salida (22) la otra superficie frontal
respectiva o la superficie lateral.
4. Sistema de mezclador según una de las
reivindicaciones mencionadas antes, caracterizado porque las
toberas de entrada (21) están dispuestas en al menos dos planos, en
el que las toberas de entrada de un plano están dispuestas
desplazadas respecto al plano colindante respectivo.
5. Sistema de mezclador según una de las
reivindicaciones mencionadas antes, caracterizado porque
todas las toberas de entrada (21) de cada fracción de fluido están
alineadas con un ángulo respecto a la pared (30) de la cámara de
mezclado (18), estando este ángulo situado entre 0º y 90º.
6. Sistema de mezclador según una de las
reivindicaciones mencionadas antes, caracterizado porque los
planos están formados por láminas apiladas con ranuras como
conducciones de fluido, estando las conducciones por fracción de
fluido unidas fluídicamente entre sí por medio de canales de fluido
que comprenden perforaciones en las láminas situadas una sobre
otra.
7. Sistema de mezclador según una de las
reivindicaciones mencionadas antes, caracterizado porque el
eje de simetría (19) está alineado ortogonalmente a los planos.
8. Sistema de mezclador según una de las
reivindicaciones mencionadas antes, caracterizado porque las
toberas de entrada (21) están dispuestas inclinadas respecto al eje
de simetría (19).
9. Sistema de mezclador según una de las
reivindicaciones mencionadas antes, caracterizado porque
todas las toberas de entrada (21) están alineadas de igual forma en
su disposición respecto al eje de simetría (19) para cada fracción
de fluido.
10. Sistema de mezclador según una de las
reivindicaciones mencionadas antes, caracterizado porque las
toberas de entrada (21) en la cámara de mezclado (18) predeterminan
una dirección de flujo, así como las toberas de salida (22) están
alineadas de igual modo en su disposición respecto al eje de
simetría.
11. Sistema de mezclador según una de las
reivindicaciones mencionadas antes, caracterizado porque las
toberas de salida (22) están alineadas en una dirección de
flujo.
12. Reactor que comprende:
- a)
- un sistema de mezclado (31) según una de las reivindicaciones anteriores, así como
- b)
- al menos un volumen de reactor (35) conectado a las toberas de salida (22) del sistema mezclador, en el que están previstos medios para el ajuste del tiempo de tratamiento de una mezcla de fluido entre las toberas de salida del sistema de mezclador y el volumen de reactor,
\newpage
13. Reactor según la reivindicación 12,
caracterizado porque los medios comprenden al menos un cuerpo
desplazable entre las toberas de salida y el volumen de
reactor.
14. Reactor según la reivindicación 12 ó 13,
caracterizado porque el volumen de reactor y/o las toberas de
salida presentan un dispositivo de regulación de la
temperatura.
15. Reactor según la reivindicación 14,
caracterizado porque el dispositivo de regulación de la
temperatura comprende una estructura de microcanales con un medio
de regulación de la temperatura que fluye a través de ellos.
16. Sistema de reactor, que comprende al menos
dos reactores según una de las reivindicaciones 12 a 15 conectados
fluídicamente uno tras otro, en el que el volumen de reactor de un
reactor está conectado a una de las conducciones del otro
reactor.
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